三元鋰電池的優(yōu)勢(shì)

Co3+：減少陽(yáng)離子混合物的占據(jù)，穩(wěn)定材料的層狀結(jié)構(gòu)，降低阻抗值，提高電導(dǎo)率，改善循環(huán)和效率性能。

Ni2+：可以提高材料的容量（提高材料的體積能量密度），并且由于Li和Ni的半徑相似，過(guò)多的Ni會(huì)與Li位錯(cuò)并導(dǎo)致鋰和鎳混合。

鋰層中鎳離子的濃度越大，鋰在層狀結(jié)構(gòu)中越難分解，導(dǎo)致電化學(xué)性能較差。

Mn4+：它不僅可以降低材料成本，還可以提高材料的性和穩(wěn)定性。然而，高M(jìn)n含量將容易出現(xiàn)尖晶石相并破壞層狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致容量降低和循環(huán)衰減。

高能量密度和良好的循環(huán)性能是三元鋰電池的蕞大優(yōu)勢(shì)，這也是電池的重要因素。電壓平臺(tái)決定電池的基本效率和成本，是電池能量密度的重要指標(biāo)。

電壓平臺(tái)越高，比容量越大。因此，相同體積和重量，甚至相同安培小時(shí)的電池，三元鋰電池的電壓平臺(tái)越高，其壽命越長(zhǎng)。

具體來(lái)看，單三元鋰電池的放電電壓平臺(tái)高達(dá)3.7V，磷酸鐵鋰為3.2V，鈦酸鋰僅為2.3V，因此從能量密度來(lái)看，三元鋰具有優(yōu)勢(shì)，是一種綜合性能優(yōu)異的電池。

從材料本身的結(jié)構(gòu)來(lái)看，三元材料在相同數(shù)量的鋰離子下具有更低的分子量，因此其比容量高于鐵鋰，電池的能量密度也更高。

三元材料的晶體結(jié)構(gòu)是層狀的。在充放電過(guò)程中，Li+被嵌入到MO6的層間結(jié)構(gòu)中（Mn=Ni，Mn，Co）。隨著鎳含量的增加，脫嵌Li+增加，三元材料的理論容量和電池能量密度增加。

磷酸鐵鋰晶體呈現(xiàn)三維網(wǎng)狀橄欖石結(jié)構(gòu)，形成一維Li+傳輸通道，限制了Li+的擴(kuò)散。同時(shí)，八面體FeO6是共頂點(diǎn)連接的，導(dǎo)致電子遷移率比三元層狀結(jié)構(gòu)慢100-1000倍。

三元正極中的鋰離子可以在兩個(gè)不同的方向上移動(dòng)，這使得電池比鋰鐵更強(qiáng)大，充電和放電能力更強(qiáng)。

由于Ni2+（0.069nm）和Li+（0.076nm）的半徑彼此接近，高溫下隨著三元共聚物燒結(jié)材料中鎳含量的增加，Li和Ni混合的概率迅速增加，這使得Li+的脫intercalation困難，導(dǎo)致材料的比容量和循環(huán)財(cái)產(chǎn)降低，難以逆轉(zhuǎn)。

此外，隨著鎳含量的增加，材料中Ni3+的不穩(wěn)定比例增加，這傾向于與空氣中的水分和二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，加劇了比容量和循環(huán)性能的損失。

相反，磷酸鐵鋰的P-O化學(xué)鍵相對(duì)穩(wěn)定，只有在溫度達(dá)到700-800攝氏度時(shí)才會(huì)分解。即使電池變形和損壞，氧分子也不會(huì)釋放，并會(huì)發(fā)生劇烈燃燒。因此，鋰鐵電池具有更好的穩(wěn)定性和性能。

從理論上講，如果三元鋰和磷酸鐵鋰電池按一定比例串聯(lián)在一起，就可以得到各方面相對(duì)均衡的電池。而串聯(lián)后，由于電池系統(tǒng)具有更好的鐵鋰電池的耐熱性，如果熱失控，鐵鋰電池也可以在一定程度上阻斷熱傳導(dǎo)。

然而，尚未生產(chǎn)出此類(lèi)系列產(chǎn)品，這意味著這種理論上可行的解決方案在實(shí)踐中遇到了巨大且無(wú)法解決的問(wèn)題。